表面酸化物層の無い金属鉄ナノ粒子の水溶液中合成法の開発と応用

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K18967
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料工学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 英志 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (90312652)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: 鉄ナノ粒子 / 酸化抑制 / 水溶液中合成 / 低温焼結材料

研究成果の概要

水溶液中の鉄錯体種の存在状態を、錯生成定数を用いた計算と機器分析を用いて予測し、計算結果に基づいた条件制御(pHや濃度)を行うことで、水酸化物を形成することなく水溶液中で安定な鉄錯体を形成可能であることを明らかとした。本条件により生成した鉄錯体種の還元速度は、錯生成定数を介して電位により制御可能であり、結果として酸化被膜の形成を抑制した鉄ナノ粒子を合成可能であることを明らかとした。合成した金属鉄ナノ粒子は融点より十分に低い450℃で 融解することを明らかとした。

自由記述の分野

材料科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉄は錆びやすい金属の一つである。従って、酸化物の無い鉄材料を水中で合成する事は通常は困難である。一方、我々は、本研究を通して、常温の水溶液中で、簡単簡便に“酸化被膜の無い鉄ナノ粒子”を合成する事に成功した。合成された材料は低温で焼結可能であることから、産業界の様々な材料へ応用可能な低温焼結材料を形成できる新しい手法の開発となると考えられる。